Управление светодиодами на микроконтроллере

Бегущая дорожка на ATtiny2313

Управление светодиодами на микроконтроллере

В этой статье мы сделаем акцент на портах ввода/вывода МК ATtiny2313 и заставим их работать на выход. То есть ножка микроконтроллера (МК) будет выдавать сигнал либо логической единички, либо нуля. Приказывать, что выдавать на ножку, будем мы сами, а точнее, программа, которую мы с вами разработаем.

Все начинали изучать AVR c мигания светодиода. Мы даже делали целую гирлянду из 4 светодиодов в этой статье. Но что, если 4 светодиодов нам мало, и мы хотим чего-то большего? Ну раз хочется, то давайте сделаем!

Выбор микроконтроллера

“Подопытным кроликом” у нас будет старый добрый МК ATtiny2313

Долго не думая, находим в интернете на него даташит и смотрим цоколевку

Так как я хочу навесить на него кучу светодиодов и сделать из них что-то подобие бегущей дорожки, для нас важно рассмотреть, какие пины (выводы МК) позволят мне это сделать. Что мне здесь надо найти? Это, конечно же, порты ввода/вывода. В ATtiny2313 их три группы: порт А, порт В и порт D. В группе порта А у нас три пина – это PA0, PA1,PA2.

В группе порта В их уже восемь (PB0…PB7) и в группе порта D семь пинов (PD0…PD6). Итого в сумме 18 пинов, на каждый из которых можно навесить по светодиоду. То есть теоретически, наш МК может управлять 18 светодиодами, которые могут светится независимо друг от друга.

Про порты ввода/вывода можно подробно прочитать на сайте easyelectronic по этой ссылке.

Характеристики светодиодов

Не забываем, что светодиоды делятся на индикаторные и осветительные. Индикаторные светодиоды обладают слабым свечением и используются для индикации каких-либо процессов, происходящих в электронной цепи. Для них характерно слабое свечение и малый ток потребления

Ну и осветительные светодиоды – это те, которые используются в ваших китайских фонариках, а также в LED-лампах

В нашей статье мы будет использовать индикаторные светодиоды. Светодиод – это токовый прибор, т.е. для его нормальной работы требуется номинальный ток, а не напряжение. При номинальном токе на светодиоде падает некоторое напряжение, которое зависит от типа светодиода (номинальной мощности, цвета, температуры). Ниже табличка, показывающая какое падение напряжения бывает на светодиодах разных цветов свечения при номинальном токе:

Поэтому подключать их напрямую к МК с питанием в 5 Вольт запрещено. Для них это обернется летальных исходом. В первую очередь сгорят те, кто требует для своей работы небольшого напряжения: красные, желтые и оранжевые светодиоды. Сгореть могут как светодиоды, так и выход МК.

Чтобы такого не произошло, надо последовательно со светодиодом ставить токоограничивающий резистор. Лучше всего такой резистор подобрать с помощью магазина сопротивления, либо с помощью потенциометра, включенного по схеме реостата.

После того, как мы добились умеренного свечения светодиода, замеряем наше сопротивление и ставим постоянный резистор близкий к измеренному номиналу.

Если такой возможности нет, то делаем простейший расчет.Например, у вас в арсенале имеются желтые светодиоды. Питание нашего МК 5 Вольт, следовательно, напряжение логической единички также 5 Вольт.

Так как на желтом светодиоде у нас падение напряжения составляет примерно 2 Вольта, значит, на токо-ограничивающем резисторе должно упасть 3 Вольта. Ток через светодиод берем в среднем 15-20 мА.

Исходя из закона Ома высчитываем значение сопротивления: I=U/R —–> R=U/I=3/15=0,2 килоома или 200 Ом. На практике, резистора, номиналом в 200-500 Ом, хватает за глаза.

Способы подключения светодиода на порт МК

1) Это прямой способ, при котором включение светодиода происходит при наличии высокого логического уровня, то есть единички на выходе порта МК:

2) Инверсный способ, при котором светодиод загорается только тогда, когда на выходе порта будет низкий логический уровень, то есть ноль.

Умеренно-светящийся светодиод потребляет силу тока в 15-20 мА. То есть если запитать одновременно все светодиоды с помощью нашего МК, то скорее всего он не выдержит такого издевательства и испустит белый дымок сгоревшего кремния. Значит, если мы сразу зажжем 18 светодиодов и каждый будет кушать по 15-20 мА, то у в сумме наш МК должен выдать 360 мА. В даташите на него пишут, что максимум, что с него можно “выжать”  – это 200 мА (строка в самом низу)

Индикаторные светодиоды, в зависимости от исполнения (SMD или штырьковые), потребляют при номинальном свечении ток от 2-3 мА и до 20-30 мА. Поэтому, все зависит от того, какие светодиоды мы выберем для нашего эксперимента. Но помните, что сумма токов питания светодиодов не должна превышать максимальное значение МК.

В нашем случае это 200 мА. Ну а так для повышения надежности долговременной работы радио-электронной аппаратуры (РЭА) рекомендуется использовать нагрузку по мощности 70% от номинала, а по напряжению и току – 80% от номинала. Поэтому, если номинальный ток светодиода 20 мА, то мы будем его пытать на токе 0.7 * 20 = 14 мА.

Применимо к МК – это 160 мА вместо 200 мА.

Управление мощной нагрузкой с помощью МК

Если не терпится и хочется поджигать лампочки накаливания, либо мощные осветительные светодиоды, то можно поставить транзисторные ключи на биполярных транзисторах. В этом случае +Uпит может быть больше, чем напряжение питания МК.

Почти та же схема, но включение происходит при логическом нуле на выходе МК. Здесь обратите внимание на то, что при таком инверсном включении +Uпит не должно превышать напряжение питания МК.

Важный момент применимый к обеим схемам – питание нагрузки. Если питаемся от напряжения МК, то схема примитивна: в базовой цепи один резистор (RБ). Если же нагрузку питаем от внешнего источника питания, например 40 Вольт, то еще добавляем в схему резистор Rбэ . Чаще всего его номинал берут в 1 кОм.

Расчет резистора базы для режима насыщения

Как же рассчитать примерно значение резистора базы? Есть нехитрые формулы. Для того, чтобы их разобрать, рассмотрим вот такую схемку:

Читайте также  Светодиоды для осветительных ламп

Для начала можно найти ток базы:

где

– это базовый ток, в Амперах

kНАС  – коэффициент насыщения. В основном берут в диапазоне от 2-5. Он уже зависит от того, насколько глубоко вы хотите вогнать ваш транзистор в насыщение. Чем больше коэффициент, тем больше режим насыщения.

IK  – коллекторный ток, в Амперах

β – коэффициент усиления тока транзистора

β проще всего измерить с помощью транзисторметра.

Ну а дальше дело за малым

Это самый простой расчет без всяких заморочек. Более подробно читайте в этой статье.

Для управления какой-либо мощной нагрузкой, можно применить схему с транзистором и реле:

О фьюзе RSTDISBL

Ножка PA2 может выполнять функцию не только вывода порта А, но и также участвует при программировании МК. Если с помощью фьюза “RSTDISBL” мы разрешим  этому выводу “притвориться” выходом, то потом не сможем перепрограммировать данный МК с помощью ISP программатора, а другой программатор, я к сожалению, пока еще не приобрел.

Но если вы собираетесь делать эту  конструкцию навека, то можете без проблем поставить галочку на фьюз “RSTDISBL” и повесить на этот вывод светодиод). Поэтому, я не буду задействовать эту ножку МК как выход. То есть в сумме у меня будет 17 светодиодов, вместо 18.

Жертвуя одни светодиодом, я даю себе право использовать многократно свой МК, не прибегая к помощи другого программатора.

Пишем программу для чайников

Далее открываем программу AtmelStudio 6 и начинаем писать программу. Эта  программа специально написана для новичков, чтобы они уловили суть всего процесса.

#include //подключаем библиотеку аппаратных описаний #define F_CPU 8000000UL //выставляем частоту МК #include //поключаем библиотеку задержек int main(void) { DDRB=0b11111111;//выставляем все выводы порта B на выход PORTB=0b00000000;// притягиваем все выводы порта B к нулю DDRD=0b11111111;//выставляем все выводы порта D на выход PORTD=0b00000000;//притягиваем все выводы порта D к нулю DDRA=0b11111111;//выставляем все выводы порта А на выход PORTA=0b00000000;// притягиваем все выводы порта А к нулю while(1) { PORTB=0b00000001;// зажигаем 1-ый светодиод _delay_ms(50);// ждем 50 мсек PORTB=0b00000000;// выключаем 1-ый светодиод _delay_ms(50);//ждем 50 мсек PORTB=0b00000010;//зажигаем 2-ой светодиод _delay_ms(50);//задержка 50мсек PORTB=0b00000000;//выключаем 2-ой светодиод _delay_ms(50);//задержка 50 мсек PORTB=0b00000100;//зажигаем 3-ий светодиод _delay_ms(50);//задержка PORTB=0b00000000;//выключаем 3-ий светодиод _delay_ms(50);//задержка PORTB=0b00001000;//зажигаем 4-ый светодиод _delay_ms(50);//задержка PORTB=0b00000000;//выключаем 4-ый светодиод _delay_ms(50);//задержка PORTB=0b00010000;//зажигаем 5-ый светодиод _delay_ms(50);//задержка PORTB=0b00000000;//выключаем 5-ый светодиод _delay_ms(50);//задержка PORTB=0b00100000;//зажигаем 6-ой светодиод _delay_ms(50);//задержка PORTB=0b00000000;//выключаем 6-ой светодиод _delay_ms(50);//задержка PORTB=0b01000000;//зажигаем 7-ой светодиод _delay_ms(50);//задержка PORTB=0b00000000;//выключаем 7-ой светодиод _delay_ms(50);//задержка PORTB=0b10000000;//зажигаем 8-ой светодиод _delay_ms(50);//задержка PORTB=0b00000000;//выключаем 8-ой светодиод _delay_ms(50);//задержка PORTA=0b00000001;//зажигаем 1-ый светодиод порта А _delay_ms(50);//задержка PORTA=0b00000000;//выключаем 1-ый светодиод порта А _delay_ms(50);//задержка PORTA=0b00000010;//зажигаем 2-ой светодиод порта А _delay_ms(50);//задержка PORTA=0b00000000;//выключаем 2-ой светодиод порта А _delay_ms(50);//задержка PORTD=0b00000001;//включаем 1-ый светодиод порта D _delay_ms(50);//задержка PORTD=0b00000000; //выключаем 1-ый светодиод порта D _delay_ms(50);//задержка PORTD=0b00000010; //зажигаем 2-ой светодиод порта D _delay_ms(50);// задержка PORTD=0b00000000; //выключаем 2-ой светодиод _delay_ms(50);//задержка PORTD=0b00000100;// зажигаем 3-ий светодиод порта D _delay_ms(50);//задержка PORTD=0b00000000;// выключаем 3-ий светодиод _delay_ms(50);//задержка PORTD=0b00001000;//зажигаем 4-ый светодиод порта D _delay_ms(50);//задержка PORTD=0b00000000;// выключаем 4-ый светодиод порта D _delay_ms(50);//задержка PORTD=0b00010000; // зажигаем 5-ый светодиод порта D _delay_ms(50);//задержка PORTD=0b00000000;//выключаем 5-ый светодиод порта D _delay_ms(50);//задержка PORTD=0b00100000;//зажигаем 6-ой светодиод порта D _delay_ms(50);//задержка PORTD=0b00000000;// гасим 6-ой светодиод порта D _delay_ms(50);// задержка PORTD=0b01000000;// зажигаем 7-ой светодиод порта D _delay_ms(50);//задержка PORTD=0b00000000;// гасим 7-ой светодиод порта D _delay_ms(50);//задержка } }

#include //подключаем библиотеку аппаратных описаний#define F_CPU 8000000UL //выставляем частоту МК#include //поключаем библиотеку задержек DDRB=0b11111111;//выставляем все выводы порта B на выход PORTB=0b00000000;// притягиваем все выводы порта B к нулю DDRD=0b11111111;//выставляем все выводы порта D на выход PORTD=0b00000000;//притягиваем все выводы порта D к нулю DDRA=0b11111111;//выставляем все выводы порта А на выход PORTA=0b00000000;// притягиваем все выводы порта А к нулю PORTB=0b00000001;// зажигаем 1-ый светодиод _delay_ms(50);// ждем 50 мсек PORTB=0b00000000;// выключаем 1-ый светодиод _delay_ms(50);//ждем 50 мсек PORTB=0b00000010;//зажигаем 2-ой светодиод _delay_ms(50);//задержка 50мсек PORTB=0b00000000;//выключаем 2-ой светодиод _delay_ms(50);//задержка 50 мсек PORTB=0b00000100;//зажигаем 3-ий светодиод PORTB=0b00000000;//выключаем 3-ий светодиод PORTB=0b00001000;//зажигаем 4-ый светодиод PORTB=0b00000000;//выключаем 4-ый светодиод PORTB=0b00010000;//зажигаем 5-ый светодиод PORTB=0b00000000;//выключаем 5-ый светодиод PORTB=0b00100000;//зажигаем 6-ой светодиод PORTB=0b00000000;//выключаем 6-ой светодиод PORTB=0b01000000;//зажигаем 7-ой светодиод PORTB=0b00000000;//выключаем 7-ой светодиод PORTB=0b10000000;//зажигаем 8-ой светодиод PORTB=0b00000000;//выключаем 8-ой светодиод PORTA=0b00000001;//зажигаем 1-ый светодиод порта А PORTA=0b00000000;//выключаем 1-ый светодиод порта А PORTA=0b00000010;//зажигаем 2-ой светодиод порта А PORTA=0b00000000;//выключаем 2-ой светодиод порта А PORTD=0b00000001;//включаем 1-ый светодиод порта D PORTD=0b00000000; //выключаем 1-ый светодиод порта D PORTD=0b00000010; //зажигаем 2-ой светодиод порта D _delay_ms(50);// задержка PORTD=0b00000000; //выключаем 2-ой светодиод PORTD=0b00000100;// зажигаем 3-ий светодиод порта D PORTD=0b00000000;// выключаем 3-ий светодиод PORTD=0b00001000;//зажигаем 4-ый светодиод порта D PORTD=0b00000000;// выключаем 4-ый светодиод порта D PORTD=0b00010000; // зажигаем 5-ый светодиод порта D PORTD=0b00000000;//выключаем 5-ый светодиод порта D PORTD=0b00100000;//зажигаем 6-ой светодиод порта D PORTD=0b00000000;// гасим 6-ой светодиод порта D _delay_ms(50);// задержка PORTD=0b01000000;// зажигаем 7-ой светодиод порта D PORTD=0b00000000;// гасим 7-ой светодиод порта D

Программа для профи-программистов

Для тех, кто уже не первый год изучает AVR, приведу оптимизированный код этой же самой программы:

#include #define F_CPU 8000000UL #include #define time_delay 50 int main(void) { DDRB=0xFF; PORTB=0x00; DDRA=0xFF; PORTA=0x00; DDRD=0xFF; PORTD=0x00; unsigned char i,j,k; while(1) { for(i=0;i

Источник: https://www.RusElectronic.com/girlyanda-iz-svetodiodov/

Управление светодиодом на мк attiny13

Управление светодиодами на микроконтроллере

10.10.2018

Программирование даёт не только огромный простор для фантазии и возможностей, но, как и любой , одновременно навязывает свой стиль и ограничивает возможности.

Поэтому, если чувствуется, что Arduino становится тесноват — можно не только перейти на 32-битные контроллеры (например, STM32), но и попробовать более низкоуровневое программирование контроллеров.

Уходя ближе «к железу» — программировать придётся на более близком к железу уровне — и если это не ассемблер, то уж язык программирования Си — точно.

Пример подобного программирования уже приводился в статье .

У такого стандартного программирования микроконтроллеров есть существенное преимущество перед использованием Arduino-вских скетчей. Однако, за низкоуровневый полный контроль и возможность использовать все ресурсы микроконтроллера, приходится расплачиваться долгим и внимательным изучением документации (datasheet-а) на микроконтроллер. Т.е.

, если у вас ещё не было опыта работы с конкретным микроконтроллером — то вместо быстренького набрасывания скетча для решения своей задачи — вам придётся потратить дополнительное время на изучение мат. части.

Разумеется, не всегда это может быть оправдано и если задачу нужно и можно быстро решить при помощи Arduino — то почему бы и нет? Однако, если решение задачи на Arduino невозможно, то придётся потратить время на получение ценных опыта и знаний, которые помогут открыть все возможности, которые под силу микроконтроллеру.

Читайте также  Расчет линзы для светодиода

Для примера, возьмём меленький, простой и дешёвый контроллер ATtiny13.

8-битный AVR микроконтроллер с 1 КБ программируемой Flash памяти — RISC архитектура — 120 команд, (большинство выполняется за один такт) — 32 8-битных регистра общего применения — 1 КБ программируемой Flash памяти программы — 64 байта EEPROM памяти данных, (до 100 000 циклов записи/стирания) — 64 байта SRAM памяти (статическое ОЗУ) — Один 8-разрядный таймер/счётчик с отдельным предделителем и два ШИМ канала — 4-канальный 10-битный АЦП со встроенным ИОН — Программируемый сторожевой таймер (watchdog) со встроенным генератором — Встроенный аналоговый компаратор — Внутрисистемное программирование через SPI порт — Внешние и внутренние источники прерывания Корпусное исполнение: — 8-выводные PDIP и SOIC корпуса: 6 программируемых линий ввода-вывода Диапазон напряжения питания, частота: 1.8 – 5.5В (для ATtiny13V) — до 10МГц 2.7 – 5.5В (для ATtiny13) — до 20МГц

Выводы микроконтроллера ATtiny13:

Как видим, микросхема микроконтроллера — маленькая — всего 8 ножек. Чтобы заставить её работать — нужно просто воткнуть её в макетную плату, подтянуть RESET (первый пин — на схеме обозначается — PB5) к шине питания через 10-килоомный резистор и подать питание — например, 5V снятые с пинов питания контроллера Arduino / CraftDuino.

В статье , уже подробно расписано как нужно подключить микроконтроллер ATtiny13 к контроллеру Arduino или CraftDuino, чтобы его можно было программировать через выводы микросхемы FT232RL используя режим bit-bang (режим управления отдельными выводам микросхемы). Поэтому сразу переходим к софтовой части.

Раз решили программировать «по-взрослому», то и среда разработки нужна «взрослая».

Идём на сайт -a, и скачиваем свежую версию .

Atmel Studio — (наследница AVR Studio) — это бесплатная среда разработки для микроконтроллеров Atmel.

Сама IDE должна быть знакома, т.к. используется оболочка от Microsoft Visual Studio, однако следует обратить внимание, что в качестве компилятора используется GCC. После установки, на рабочем столе появится ярлык с симпатичной красной божьей коровкой. Запускаем IDE и привычным образом, быстренько создаём проект.

File -> New -> Project…

Выбираем С/С++ и GCC C Executable Project, пишем имя проекта, например, blink

Источник: https://electshema.ru/drugoe/upravlenie-svetodiodom-na-mk-attiny13.html

Обзор схем включения и управления современными светодиодами

Управление светодиодами на микроконтроллере

Заказать этот номер

2010№1

Благодаря большой яркости свечения, привлекательному форм-фактору, мизерному потреблению тока, долговечности и высокой механической прочности светодиоды (LED – Light Emitting Diode) быстро набирают популярность при конструировании современных портативных приборов (например, мобильных телефонов, персональных цифровых секретарей, навигаторов и т. п.), больших телевизионных экранов, автомобильной электроники, оптических решений в архитектуре, ландшафтном дизайне, интерьере и т. д. В статье дается обзор схем включения и управления светодиодами, используемыми в различных сегментах рынка.

Светодиоды в портативных приборах

На первом месте стоит, конечно, использование светодиодов в схемах задней подсветки активных TFT-матриц LCD-дисплеев, широко применяемых сегодня в большинстве портативных приборов.

Так как все они питаются обычно от одного-единственного литиевоионного аккумулятора, общее потребление прибора зависит от числа используемых светодиодов, способов их включения (последовательное или параллельное), тока через каждый светодиод и, конечно же, от КПД устройства. На рис.

1 показано три различных способа управления большим количеством светодиодов с помощью микросхем фирмы Texas Instruments. При последовательном соединении через все светодиоды цепи протекает равный ток, что обеспечивает одинаковую яркость их свечения. Выходное напряжение повышающего преобразователя (рис.

1а) хорошо приспособлено к последовательному включению светодиодов — КПД такой схемы достигает 85% и более. Малое количество соединений между источником энергии (в данном случае микросхемой TPS6106Х) и светодиодами дает еще одно преимущество, особенно ценное в мобильных телефонах-«раскладушках».

Напротив, достоинством параллельного соединения является то, что при выходе из строя одного светодиода не отключается вся подсветка, как это обязательно происходит при последовательном соединении. Существует два возможных вида питания цепей параллельного соединения светодиодов: линейный стабилизатор нагрузочного тока (рис. 1б) и так называемая подкачка заряда (рис. 1в). Чтобы найти оптимальную схему управления, необходимо более детально рассмотреть условия работы.

Типовое прямое напряжение (падение напряжения при номинальном прямом токе) одного белого светодиода в зависимости от величины тока составляет 2,5–5 В. Линейный стабилизатор тока является наиболее оптимальным по стоимости и самым эффективным видом управления только в тех случаях, когда используются подходящие светодиоды с наименьшим прямым напряжением, способные работать при разряженном до напряжения 3 В аккумуляторе.

Параллельное соединение используется преимущественно в подсветке с задней стороны клавиатур приборов — в случае, когда светодиоды потребляют ток менее 10 мА.

Рис. 1. Способы управления светодиодами, работающими в схемах задней подсветки ЖК-дисплеев, питающихся от аккумуляторов: а) повышающий преобразователь напряжения с катушкой индуктивности; б) линейный стабилизатор нагрузочного тока; в) генератор подкачки заряда

Если прямое напряжение светодиода выше минимального рабочего напряжения аккумулятора (за вычетом необходимого падения напряжения во внутренних цепях), то в этом случае необходимо повышать напряжение с помощью генератора подкачки заряда (рис. 1в). В этом примере используется микросхема TPS60250, которая оптимизирует КПД посредством динамического переключения усиления напряжения в полтора раза.

Во всех схемах параллельного подключения светодиодов необходимо точное внутреннее выравнивание их токов с целью достижения одинаковой степени освещенности и постоянства цветового спектра дисплея. Как линейный источник постоянного тока на микросхеме TPS75105, так и генератор подкачки заряда на микросхеме TPS60250 обеспечивают 2%-ную точность выравнивания токов даже при очень малых их значениях.

Дисплеи на органических светодиодах (OLED — Organic LED) отличаются в значительной степени и принципиально от TFT LCD-дисплеев, поскольку они не требуют задней подсветки, а состоят из самосветящихся пикселов.

К настоящему времени применение этой многообещающей технологии распространено только на маленькие экраны с небольшой продолжительностью включения, чтобы обойти пока еще существующую проблему малого срока службы OLED при высокой плотности светового потока. Типичным примером применения OLED является второй (внешний) дисплей раскладного мобильного телефона. Изображенная на рис.

2 схема на микрочипе TPS61140/1 дает возможность одновременного подключения светодиодов задней подсветки обычного первого TFT LCD-дисплея и второго OLED-дисплея, управляемого напряжением посредством повышающего преобразователя с одной катушкой индуктивности.

Рис. 2. Способ одновременного управления одной схемой обычными светодиодами задней подсветки первого дисплея и второго OLED-дисплея мобильного телефона

Дальнейшие, более сложные требования к освещению привели к тому, что производители полупроводников обратили внимание на мобильные приборы с цифровым интерфейсом и программируемым процессорным управлением.

Читайте также  Мигалка на светодиоде 12 вольт

Одним из примеров могут быть управляемые разноцветные мигающие огни, которые используют так называемые многокристальные RGB-светодиоды, состоящие обычно из трех кристаллов, светящихся красным, зеленым и синим цветами и расположенных на одной подложке. Микросхема ТСА6507 (рис.

3) дает возможность управлять такими светодиодами. Она программируется посредством цифровой шины I2С и управляет светодиодами автономно, без участия процессора.

Рис. 3. Структурная схема микросхемы ТСА6507

Пока еще низкая светочувствительность распространенных сейчас цифровых фотокамер в составе мобильных телефонов образовала еще одну нишу для разработки микросхем управления светодиодами. Имеется в виду возможность создания в цифровых камерах дополнительной подсветки объекта белыми светодиодами (так называемая вспышка).

Для получения приемлемого изображения необходимо достичь освещенности вспышки 100 лк на расстоянии 1 м, поэтому ток светодиода зачастую может достигать значения 1,2 А. По этой причине здесь используется преобразователь напряжения с катушкой индуктивности (рис. 4), что позволило получить высокий КПД. Световой поток и длительность вспышки устанавливаются по цифровой шине I2C.

Важно иметь в виду, что возникает проблема потребления большого тока от аккумулятора при одновременном действии вспышки и высокочастотного вызывного сигнала усилителя мобильного телефона. Это может вызвать потребление до 3,5 А, что приведет к быстрому истощению аккумулятора и более раннему отключению телефона.

Поэтому все современные схемы управления светодиодными вспышками обязательно имеют защиту от включения во время посылок импульсов GSM.

Рис. 4. Схема преобразователя напряжения вспышки цифровой камеры на микросхеме TPS61050

Малые габариты корпусов современных микросхем, высокие частоты переключения, использование оптимизированных малогабаритных катушек индуктивности, более высокий КПД делают возможным создание более плоских, портативных приборов, в которых могут использоваться помимо прочего различные световые и цветомузыкальные эффекты, бегущие огни, светящиеся корпуса — фантазии производителей нет предела.

Светодиоды в автомобилях

Преимущества светодиодов по сравнению с обычными лампами накаливания со стеклянными колбами особенно очевидны в автоэлектро нике. У них более высокие продолжительность работы, надежность, КПД, светотехнические характеристики и одновременно малые габариты и энергопотребление.

Используемые вначале только как сигнальные лампочки на панели приборов, светодиоды постепенно завоевывают и другие области применения, такие как освещение приборной панели и внутреннего салона автомобиля, указатели направления движения («поворотники»), габаритные огни и сигналы торможения.

В скором времени ожидается использование светодиодов нового поколения для ближнего и дальнего света.

Если создается плоский рассеянный осветитель, как, например, при освещении приборной панели, то используется конфигурация множества параллельно подключенных светодиодов. При отказе одного из них уменьшается яркость свечения только маленького участка панели, а не всего светового прибора. Для управления таким набором светодиодов используются специальные микросхемы, например TLC5917 (рис. 5).

Рис. 5. Структурная схема микросхемы TLC5917

С помощью последовательного соединения множества таких микросхем, имеющих последовательные регистры сдвига, можно управлять любым количеством светодиодов. Микросхема включает в себя также схемы обнаружения и защиты от перегрева и короткого замыкания в каждом светодиоде. Максимальный ток через светодиоды устанавливается здесь с помощью внешнего резистора в диапазоне от 5 до 120 мА.

Светодиоды в больших телевизионных экранах

Телевизоры с большими экранами, профессиональные мониторы для графических приложений, коммерческие телевизионные установки для наружного использования являются перспективными направлениями применения большого количества светодиодов. Особое значение здесь имеет одинаковость характеристик светоизлучения, обеспечивающая равномерную яркость и распределение цветов.

Использование микросхем интерфейсов дает возможность управлять каждым отдельным светодиодом, большое количество которых геометрически расположено в виде матрицы. Для того чтобы в современных телевизорах и мониторах достичь наиболее точного распределения белого по всей поверхности экрана, а также наиболее точной цветопередачи изображения, используют новые концепции представления цвета, например динамическую заднюю подсветку (SB – Scanning Backlight).

В больших экранах светодиоды обеспечивают цветовую и яркостную информацию каждой точки (пиксела) изображения. Обычно один пиксел формируют три светодиода (красный, зеленый, синий). В результате появляется необходимость управлять 10000 и более отдельных светодиодов, для чего используются микросхемы интерфейсов. Одним из таких примеров является микросхема TLC5945 (рис. 6).

Рис. 6. Структурная схема микросхемы TLC5945

Для обеспечения необходимой частоты смены изображения, чтобы человеческий глаз мог воспринять его как непрерывное движение, необходимо передавать информацию на светодиоды достаточно быстро. В больших экранах каждый светодиод переключается с частотой, которая по крайней мере не ниже частоты полей (половина от частоты кадров 50 или 60 Гц).

Поскольку последовательные интерфейсы разрешают тактовую частоту передачи битов до 30 МГц, примерно можно определить максимальную частоту полей (Гц) по формуле: fп.30.106/193n, где n — число последовательно включенных микросхем TLC5945, каждая из которых имеет 16 выходов. Еще одной особенностью микросхемы TLC5945 является возможность запоминания уровня максимального тока каждого светодиода с помощью встроенных ШИМ-модуляторов.

Это необходимо для того, чтобы сравнивать и управлять различием между токами отдельных светодиодов, что позволяет исключить нарушение цветопередачи.

Светодиоды в архитектуре, ландшафтном дизайне и интерьере

Светодиоды находят все более широкое применение в областях, где раньше доминировали лампы накаливания и газоразрядные лампы.

По причине малых затрат мощности и долговечности светодиоды стали использовать в местах, где высокий уровень освещенности не играет большой роли, — в аварийном и дежурном освещении, в знаках и табличках, маркировочном освещении.

Как средства освещения светодиоды используют и во взрывоопасных помещениях и цехах. Довольно быстро внедряются светодиодные кластеры и в архитектурное освещение в качестве световых карнизов и колонн.

Для управления сетью светильников используются переключатели сетевого питающего напряжения, преобразователи, контроллеры и приборы коррекции коэффициента мощности на базе микросхем фирмы Texas Instruments или семейства UCC28хх фирмы UNITRODE.

При этом должно быть обращено внимание на то, что по стандарту EN61000-3-2 мощность устройств не должна быть менее 75 Вт.

В интерьере эффектно выглядит сочетание прозрачных конструкций, таких как стеклянная мебель, стеновые панели, окна с гибкими линейными светодиодными модулями, которые не просто светятся, но и меняют окраску.

Литература

1. www.ti.com

2. Capsten Oppitz. Leuchten und Beleuchten. Elektronik scout. 2008.

3. Звонарев Е. Обзор драйверов светодиодов компании Texas Instruments // Новости электроники. 2008. № 317.

Скачать статью в формате pdf  

Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке

Если Вы заметили какие-либо неточности в статье (отсутствующие рисунки, таблицы, недостоверную информацию и т.п.), просьба сообщить нам об этом. Пожалуйста укажите ссылку на страницу и описание проблемы.

Источник: https://led-e.ru/articles/sys/2010_1_22.php